汽車電子軟件開發(fā)論文

　　汽車電子軟件的開發(fā)不同于一般的軟件開發(fā)，除了需要符合軟件開發(fā)標準流程外，還需要滿足功能安全相關(guān)標準。目前軟件開發(fā)行業(yè)普遍采用CMMI過程能力成熟度模型，而功能安全ISO26262標準則已成為汽車業(yè)界非常重要的開發(fā)標準。本文從選題的背景和意義出發(fā)，介紹了如何在汽車電子軟件開發(fā)的V模型中高效地部署CMMI和ISO26262雙重規(guī)范和標準，從而開發(fā)出高質(zhì)量的汽車電子軟件。

　　隨著汽車工業(yè)智能化程度、綠色環(huán)保、互聯(lián)網(wǎng)概念的深入，汽車對整車電子系統(tǒng)的開發(fā)需求與依賴程度日益提升，電子控制單元(electronics control unit，ECU)軟件的開發(fā)也越來越復(fù)雜。為確保產(chǎn)品的開發(fā)質(zhì)量，開發(fā)過程必須遵循嚴格的流程，且軟件產(chǎn)品也必須滿足越來越嚴格的標準。作為軟件開發(fā)過程改進的運用模型，CMMI已經(jīng)在國內(nèi)推廣近十年的時間，積累了來自1000多個軟件公司的幾萬條最佳實踐，成為目前汽車電子軟件開發(fā)的首選流程改進模型。在產(chǎn)品的安全標準方面，從工業(yè)功能安全標準IEC61508轉(zhuǎn)化而來的ISO26262功能安全標準，已經(jīng)成為目前非常前沿的汽車安全相關(guān)標準，它基于汽車電子行業(yè)公認的V模型，強調(diào)通過各開發(fā)階段的測試及驗證來保證安全相關(guān)的電子產(chǎn)品的功能性失效不會造成危險的發(fā)生。本文以CMMI與ISO26262在某整車廠的汽車電子軟件開發(fā)中的有效部署和應(yīng)用為例，展開相關(guān)性探討。

　　1 CMMI3在汽車電子軟件開發(fā)中的應(yīng)用

　　CMMI是1997年由卡耐基梅隆大學(xué)軟件工程研究所(SEI)正式發(fā)布的針對企業(yè)集成產(chǎn)品開發(fā)過程成熟度等級評定的模型，是世界范圍內(nèi)用于衡量軟件過程能力的標準。CMMI將能力成熟度分為5個等級，由于CMMI2級對軟件工程活動的指導(dǎo)不足，多數(shù)軟件公司將最初的改進目標設(shè)定為有實際應(yīng)用價值的CMMI3級。因為它已經(jīng)完全覆蓋了高質(zhì)量軟件開發(fā)必備的指導(dǎo)要素：

　　(1)定義了需求開發(fā)(RD，Requirements Development)過程指導(dǎo)需求開發(fā)活動。

　　(2)定義了技術(shù)解決方案(TS，Technical Solution)過程指導(dǎo)設(shè)計、編碼活動。

　　(3)定義了驗證(VER，Verification)過程指導(dǎo)評審及測試活動。

　　(4)定義了確認(VAL，Validation)過程指導(dǎo)軟件產(chǎn)品在使用環(huán)境下的驗證活動。

　　(5)定義了集成(PI，Product Integration)過程指導(dǎo)軟硬件產(chǎn)品的集成活動。

　　(6)定義了決策分析與解決方案(DAR，Decision Analysis and Resolution)過程，指導(dǎo)組織如何在設(shè)計方案、采購方案等方面做出有效決策。

　　(7)定義了專門的改進組織(EPG，Engineer Process Group)，更有針對性地開展過程改進工作。

　　CMMI3從項目管理、工程過程、支持過程及過程管理四個改進維度，分別定義了相應(yīng)的流程規(guī)范。其中，工程過程映射了汽車電子軟件開發(fā)V字模型的全部過程，其他三個改進領(lǐng)域則支持工程過程的執(zhí)行。圖1展示了基于V模型的CMMI3級規(guī)范在汽車電子軟件開發(fā)中的部署。

　　2 ISO26262介紹

　　隨著汽車電子系統(tǒng)復(fù)雜性的提高，從車身電子的雨刮、電源、外燈系統(tǒng)，到主動安全系統(tǒng)的車道保持預(yù)警、自動泊車、自適應(yīng)巡航，普遍包含了大量的電子器件及控制軟件的開發(fā)，來自系統(tǒng)失效和隨機硬件失效的風(fēng)險與日俱增，因此汽車功能安全開發(fā)標準研究成為業(yè)界非常關(guān)注的課題。2011年11月正式發(fā)布的道路車輛功能安全標準ISO 26262，無疑成為當前汽車業(yè)最重要的一份標準，其主要應(yīng)用于不超過3.5噸的量產(chǎn)乘用車的電子電器系統(tǒng)的功能安全開發(fā)。該標準的構(gòu)成如圖 2所示，圖中的一個大V和兩個小V所含的4.System level、5.Hardware level、6.Software level標準定義以及下方的8.Supporting processes為本文討論的部署范圍。

　　3 在CMMI3基礎(chǔ)上部署ISO26262標準

　　ISO26262標準中未對項目管理及過程管理作相應(yīng)的要求，因此在部署時，這兩個維度的活動可沿用原有組織內(nèi)CMMI3級的規(guī)范，而支持過程的活動二者是高度重合的，因此工程過程才是部署的重點。

　　3.1 工程過程的部署

　　在一個已實施CMMI3級的汽車電子軟件開發(fā)組織內(nèi)部署ISO26262相關(guān)標準，首先需對CMMI3級過程與ISO26262標準在工程技術(shù)方面的要求做詳細的差異分析，再根據(jù)差異分析結(jié)果實施求同存異的部署。

　　3.1.1 兩者的差異分析

　　ISO 26262工程技術(shù)活動詳細拆解為系統(tǒng)級、硬件級以及軟件級活動。與CMMI3定義的工程過程維度的活動進行對比分析，梳理出的具體差異如表1所示。灰色部分表示ISO26262與CMMI3級流程要求一致;對于在CMMI3級流程體系中無法實現(xiàn)的工程技術(shù)要求，則作為ISO26262特有的過程定義補充在CMMI標準中，并通過制定相應(yīng)過程的裁剪指南來滿足功能安全開發(fā)的特殊要求。

　　3.1.2 具體部署

　　在CMMI的工程過程部署的基礎(chǔ)上，將需要部署的ISO26262相關(guān)部分整合，整合后如圖3所示。

　　3.1.3 部署舉例

　　以軟件級產(chǎn)品開發(fā)生命周期中的軟件架構(gòu)設(shè)計、軟件單元設(shè)計及實現(xiàn)的驗證活動為例，討論如何將ISO26262標準的驗證要求與CMMI3級要求的驗證過程要求統(tǒng)一部署。

　　在CMMI的驗證過程定義中，評審方式的定義比較簡單，如自查、走查、正式評審等�；�于該評審策略，將功能安全開發(fā)要求的驗證方式整合到評審方式章節(jié)，原有非功能安全開發(fā)的評審方式不變，在此基礎(chǔ)上，增加了對功能安全開發(fā)的相關(guān)驗證活動裁剪指南，如表2所示。

　　通過上述驗證規(guī)范的部署舉例，將ISO26262工程過程部署在現(xiàn)有CMMI3級組織內(nèi)的主要步驟總結(jié)如下：

　　(1)EPG必須詳細理解ISO26262標準所提出的工程開發(fā)的技術(shù)要求，分析與現(xiàn)有流程的差異性;

　　(2)EPG將ISO26262標準的各項要求追加或合并到已定義的CMMI流程中，并制定詳細的裁剪指南，以滿足功能安全開發(fā)及非功能安全開發(fā)的不同要求。

　　(3)工程師根據(jù)裁剪指南及開發(fā)要求，選擇合適的開發(fā)流程及標準。

　　4 結(jié)束語

　　隨著現(xiàn)代汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車電子已經(jīng)成為汽車的核心競爭力。這不僅要求汽車電子產(chǎn)品質(zhì)量高，而且必須符合嚴格的功能安全標準。本文以某整車廠的汽車電子軟件開發(fā)為例，介紹了在基于V模型的汽車電子軟件開發(fā)中如何高效地部署CMMI3級規(guī)范，并在此基礎(chǔ)上，重點介紹了如何將ISO26262標準的工程技術(shù)要求與CMMI3的工程過程域相結(jié)合并統(tǒng)一部署，從而指導(dǎo)開發(fā)高質(zhì)量、高安全等級的汽車電子產(chǎn)品。

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